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科学家揭示细胞如何纠正基因转录出现的错误
发布日期:2016-05-05
RNA聚合酶II（RNA聚合酶II）是我们在基因表达的关键酶，主要负责转录DNA导入信使RNA。在转录的错误会导致在错误的mRNA的翻译重复成蛋白质的有害影响。转录失真可能会导致老化和人类疾病如癌症。在转录聚合酶II可以检测误纳入RNA和原路返回来纠正错误，确保每个创建的信使RNA将匹配模板DNA。然而，它在很大程度上仍然是一个谜聚合酶II如何控制基因转录的保真度。
来自香港科技大学（科大）的科学家通过构建基于广泛的分子动力学模拟的动力学模型（马尔科夫状态模型）阐明在原子水平回溯的动态。他们发现，RNA聚合酶II回溯以逐步的模式，其中第一RNA的活性位点（达到了“磨损”状态）移开酶才能达到退步状态时。他们还发现，该方法的限速步骤是从磨损状态到最终退步的过渡。
他们的研究结果发表在2016年4月19日Nature上，（DOI：10.1038 / ncomms11244）。
“我们发现，一个关键的氨基酸（RPB1苏氨酸831）用作感测探针来检测错掺入RNA和模板DNA之间的弱相互作用。桥螺旋，蛋白质基序，其中重要的苏氨酸定位的弯曲运动，促进RNA转到磨损的状态，“徐汇区黄，香港科技大学化学副教授和领导的研究小组说。 “我们通过定点突变实验和成绩单切割分析与来自加州大学圣地亚哥分校东王教授的研究小组合作，进一步验证了预测，从我们的模拟。”
“这项工作需要大规模高性能计算资源：每个步骤模拟的50微秒包含25个十亿MD，这是在KAUST上万的CPU内核，4周沙欣超级计算机（2015年7月排名第7全球）上计算的。此外，马尔科夫状态模型能够帮助我们确定中间构象状态，并从这个巨大的分子动力学模拟数据的回溯动力学。“黄组长说。
“我们的研究结果提供洞察转录的基本机制，为了解人类疾病和衰老有关的转录失真问题开拓前景，”黄组长说。 “我们也可以超越一个核苷酸回溯事件和研究回溯机制两个或甚至更多的RNA 3'末端核苷酸，这可能会给洞察转录暂停和停滞的分子机制，它也将是重要探讨不同突变的DNA损伤的回溯机制，如8 oxoG和O6-methyguanine（O6-MDG）等，其中的一些病变，都不可避免地逃脱聚合酶II校对“。
最后更新:2016-05-05